ansys有限元簡(jiǎn)單示例的案例
如何通俗、簡(jiǎn)單、快速的理解“有限元”是什么意思 ￥1.1
</p><p><br></p><p>因此本文意在結(jié)合自己的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，使用最基礎(chǔ)的知識(shí)向各位解釋什么是有限元。</p><h1>2. 定義</h1><p>有限元，全稱有限單元，即“有限的單元”，英文為：finite element。</p><p>克拉夫（Clough）是第一個(gè)在1960采用這個(gè)術(shù)語(yǔ)的人。這里可以注意，有限元法極其同類概念的快速發(fā)展就是在近50~100年之間（畢竟萊特兄弟首次試飛世界上第一架飛機(jī)是在1903年12月17日）。</p>
展開(kāi) ANSYS APDL參數(shù)化有限元分析技術(shù) 附有限元分析ANSYS理論與應(yīng)用下載
同時(shí)，以APDL為基礎(chǔ)，用戶還可以開(kāi)發(fā)專用有限元分析程序，或者編寫(xiě)經(jīng)常重復(fù)使用的功能小程序，保存成宏文件以供用戶隨時(shí)調(diào)用或創(chuàng)建成按鈕放在工具條上。另外，APDL也是ANSYS設(shè)計(jì)優(yōu)化的基礎(chǔ)，只有創(chuàng)建參數(shù)化的分析流程才能對(duì)其中的設(shè)計(jì)參數(shù)執(zhí)行優(yōu)化改進(jìn)，達(dá)到最優(yōu)化設(shè)計(jì)。
APDL程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言與其它編程語(yǔ)言一樣，具有參數(shù)、數(shù)組表達(dá)式、函數(shù)、流程控制（循環(huán)與分支）、縮寫(xiě)、宏以及用戶程序等。其中命令執(zhí)行中所使用到的參數(shù)可以被賦值為確定值，也可以通過(guò)表達(dá)式或參數(shù)的方式進(jìn)行賦值。
圖3 ANSYS APDL 分支結(jié)構(gòu)
下載地址：有限元分析ANSYS理論與應(yīng)用下載
展開(kāi) 濟(jì)南有限元a
濟(jì)南有限元ANSYS培訓(xùn)
短期有限元基礎(chǔ)培訓(xùn)，300元周末兩天。
所謂絕招就是把簡(jiǎn)單事做到極致，兼論有限元軟件
所謂絕招，就是把一個(gè)簡(jiǎn)單的事情做到極致。王家衛(wèi)執(zhí)導(dǎo)的影片何嘗不是慢工出細(xì)活，十年磨一劍。
現(xiàn)在CAE軟件可謂是是五花八門，種類繁多，有固體類的，有流體類的，有流固耦合類的。針對(duì)初學(xué)者而言，或者說(shuō)針對(duì)有志在CAE方面有所建樹(shù)的人來(lái)，有限軟軟件的選擇非常關(guān)鍵。在這里我不是想推崇更不想貶低任何一個(gè)軟件，只有不會(huì)用軟件的人，而無(wú)所謂軟件的優(yōu)劣。對(duì)固體而言，常見(jiàn)的有限元軟件包括ANSYS、ABAQUS、ADIAN、MSC系列等，那哪一個(gè)軟件才是最適合大家的呢，歷來(lái)爭(zhēng)論不少，有的說(shuō)ANSYS好，也有的說(shuō)ABAQUS、ADIAN、MSC更好一些，可謂是莫衷一是。我的看法是軟件無(wú)所謂優(yōu)劣，有區(qū)別的只是用軟件的人。有人說(shuō)ANSYS接觸非線性功能不強(qiáng)，但是只要你熟悉ANSYS非線性分析的基本規(guī)則，合理運(yùn)用，照樣可到非常漂亮的非線性分析結(jié)果。記得很多年前聽(tīng)到一個(gè)故事，一個(gè)世界500強(qiáng)的總工程師做的文檔那叫一個(gè)漂亮，后來(lái)有人驚訝的發(fā)現(xiàn)這個(gè)總工居然是用寫(xiě)字板來(lái)編寫(xiě)文檔，就問(wèn)總工是怎么回事。老人家回答：word功能太多太復(fù)雜記不住，只好用寫(xiě)字板。把寫(xiě)字板的功能運(yùn)用到極致照樣能編輯出不遜于word的文檔，這就是絕招。軟件只是工具，操之在人，我們要做軟件的主人，而不是軟件的奴隸。
這么多年由于各種原因我也用過(guò)很多有限元軟件，很多用的也還算還不錯(cuò)，但遠(yuǎn)談不上精通深入。后來(lái)慢慢思索，逐步選定1~2個(gè)軟件作為主要的研究對(duì)象，也算小有點(diǎn)收獲，能夠靜下心來(lái)對(duì)軟件的很多功能進(jìn)行較為細(xì)致的研究。“路漫漫其修遠(yuǎn)兮，吾將上下而求索”，CAE道路漫長(zhǎng)而悠遠(yuǎn)。
“十年磨一劍，霜刃未曾試”，以此拙作與各位CAE同仁共勉！
展開(kāi) 
有限元教學(xué)程序數(shù)值算例 之 簡(jiǎn)單的Mindlin板問(wèn)題
本模型中，單元結(jié)點(diǎn)數(shù)(elem-nodes)為9， 總單元數(shù)（elements）為4， 總結(jié)點(diǎn)數(shù)(nodes)為25， 半帶
寬(bandwidth)為（13－1＋1）×3＝39
位移約束(fixed-points)有16個(gè)結(jié)點(diǎn)。
集中載荷(load-points)有1個(gè)結(jié)點(diǎn)，在1結(jié)點(diǎn)上分別在 方向給定載荷p=1kN
材料類型(matieral and geommetry) 只有一組，E=2.1E10, v=0.3, 板厚t=0.001m
單元類型(node and element)只有一組，9結(jié)點(diǎn)，在兩個(gè)方向都是高斯2點(diǎn)積分。
所有的單元的材料類型和單元類型都取默認(rèn)類型，不需輸入材料類型和單元類型，
所以取單元附加（elem_plus）為0
對(duì)于Mindlin板問(wèn)題，單元的結(jié)點(diǎn)自由度(freedoms-node)為3。
本模型為平面應(yīng)力問(wèn)題的靜力求解， 取問(wèn)題類型m_problem_type為4 取求解類型m_solve_type為 1
展開(kāi) Damask 2.0.3聯(lián)合abaqus進(jìn)行晶體塑性有限元模擬的簡(jiǎn)單介紹
但是Damask和abaqus聯(lián)合使用仍然是學(xué)習(xí)晶體塑性有限元方法不錯(cuò)的工具。我曾使用過(guò)Abaqus聯(lián)合damask平臺(tái)，這里我對(duì)使用過(guò)程中個(gè)人的一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹，希望各位讀者在研究過(guò)程中少一些技術(shù)上的障礙。
1.軟件安裝
Damask軟件的安裝較為復(fù)雜，我那時(shí)候是在某魚(yú)上找人安裝的，使用的是Ubuntu18.04，Abaqus版本是2018。目前VMware Workstation可以方便的將系統(tǒng)導(dǎo)出為ovf格式，便于安裝，有需要的可以聯(lián)系我。
2.使用介紹
關(guān)于damask2.0.3聯(lián)合abaqus的入門使用，我這里直接用一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)介紹。首先在Neper中生成一個(gè)1×1×1的三維立方體晶體模型，共200個(gè)晶粒：
neper -T -n 200 -dim 3 -domain "cube(1,1,1)" -oriformat plain -oridescriptor euler-bunge -o Jiahe1
如果想輸出晶粒的等效直徑，可以加上-statcell diameq命令，會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)文件存儲(chǔ)所有晶粒的等效直徑。
然后劃分網(wǎng)格并生成inp文件，共有9261個(gè)單元：
neper -M Jiahe1.tess -rcl 1.3 -elttype hex -interface continuous -format inp -o abq_input
關(guān)于網(wǎng)格劃分需要注意，damask2.0.3聯(lián)合abaqus只支持部分單元類型（CPE4，CPE8，C3D4，C3D6，C3D8，C3D8R，C3D20，C3D20R），即不支持四邊形單元和四面體單元。
展開(kāi) 有限元教學(xué)程序數(shù)值算例 之簡(jiǎn)單的軸對(duì)稱問(wèn)題
本模型中，單元結(jié)點(diǎn)數(shù)(elem-nodes)為6（取最大值）， 總單元數(shù)（elements）為8， 總結(jié)點(diǎn)數(shù)(nodes)為
16， 半帶寬(bandwidth)為（16－7＋1）×2＝20
位移約束(fixed-points) 有2個(gè)結(jié)點(diǎn)，在1，2結(jié)點(diǎn)上分別固定兩個(gè)方向的位移。
集中載荷(load-points)有6個(gè)結(jié)點(diǎn)，
在9結(jié)點(diǎn)上的x方向給定載荷 在13結(jié)點(diǎn)上的x方向給定載荷 61.575kN
在7結(jié)點(diǎn)上的x方向給定載荷 153.838 kN
在5結(jié)點(diǎn)上的x方向給定載荷 369.451 kN
在3結(jié)點(diǎn)上的x方向給定載荷 554.176 kN
在1結(jié)點(diǎn)上的x方向給定載荷 338.663 kN
材料類型(matieral and geommetry) 只有一組，材料1 E=2.1E10, v=0.3
單元類型(node and element)有1組， 單元1 6結(jié)點(diǎn)， 4點(diǎn)Hammer積分
由于各單元材料類型相同，本文將3－6結(jié)點(diǎn)的各種單元都視為6結(jié)點(diǎn)單元，因而單元類型也相同，所以不需輸
入單元的附加信息，即取單元附加（elem_plus）為2。 輸入的結(jié)點(diǎn)自由度（freedoms-node）為2。
本模型為空間軸對(duì)稱問(wèn)題的靜力求解，m_problem_type m_solve_type 取問(wèn)題類型m_problem_type為3取
求解類型m_solve_type為1
展開(kāi) 有限元教學(xué)程序數(shù)值算例 之簡(jiǎn)單的平面應(yīng)力問(wèn)題
材料參數(shù)： 彈性模量E = 2.1E11N/m2 泊松比 v = 0.3
單元參數(shù)： 采用平面4結(jié)點(diǎn)單元 采用2×2的高斯積分
采用4×2進(jìn)行網(wǎng)格劃分，其結(jié)點(diǎn)號(hào)和單元號(hào)如上圖所示
本模型中，單元結(jié)點(diǎn)數(shù)(elem-nodes)為4， 總單元數(shù)（elements）為8， 總結(jié)點(diǎn)數(shù)(nodes)為15，
半帶寬(bandwidth)為（5－1＋1）×2＝10
位移約束(fixed-points) 有3個(gè)結(jié)點(diǎn)，在1，2，3結(jié)點(diǎn)上分別固定兩個(gè)方向的位移。
集中載荷(load-points)有2個(gè)結(jié)點(diǎn)，在13和15結(jié)點(diǎn)上分別在x方向給定載荷p=100N
材料類型(matieral and geommetry) 只有一組，E=2.1E10, v=0.3
單元類型(node and element)只有一組，4結(jié)點(diǎn)，在兩個(gè)方向都是高斯1點(diǎn)積分。
所有的單元的材料類型和單元類型都取默認(rèn)類型，不需輸入材料類型和單元類型，
所以取單元附加（elem_plus）為0 對(duì)于平面應(yīng)力問(wèn)題，單元的結(jié)點(diǎn)自由度(freedoms-node)為2
本模型為平面應(yīng)力問(wèn)題的靜力求解，
取問(wèn)題類型m_problem_type為 1 取求解類型m_solve_type為 1
由此形成的輸入文件in_mesh如下所示
展開(kāi) 基于黃永剛umat的FCC多晶在簡(jiǎn)單剪切變形下的有限元分析------案例二 ￥99
基于黃永剛umat的FCC多晶在簡(jiǎn)單剪切變形下的有限元分析
1，使用neper軟件生成包含500個(gè)晶粒的幾何模型
2，賦予相應(yīng)的材料參數(shù)（基于腳本完成材料的批量賦值）
3，施加相應(yīng)的邊界條件（X0方向完全固定，X1方向施加Z1方向0.15mm的位移）
4，結(jié)果與后處理
5，模型文件見(jiàn)附錄
6，提供材料屬性賦予腳本
復(fù)合材料簡(jiǎn)單層壓板有限元模型自動(dòng)生成插件（附源碼）
分享一個(gè)簡(jiǎn)單層壓板有限元模型生成插件，對(duì)于一些許用值試驗(yàn)或者簡(jiǎn)單試驗(yàn)件的建模有用。插件界面如下：
另外，本插件需要自己預(yù)先建立一個(gè)3D 可變形板或者殼，并按照自己的需求畫(huà)好網(wǎng)格（僅限于四邊形網(wǎng)格），然后用本插件生成復(fù)合材料實(shí)體殼或者實(shí)體單元，還可以根據(jù)自己的需求勾選是否生成層間cohesive單元。
以下是一個(gè)實(shí)例：
以平面殼單元為基礎(chǔ)生成實(shí)體單元。
arbitrarydamamgemodel_standard.rar
以一個(gè)簡(jiǎn)單的例子梳理一下有限元的基本格式，并根據(jù)文章敘述編寫(xiě)了matlab程序 ￥10
基于以上敘述編寫(xiě)了matlab程序供大家參考。程序標(biāo)注了注釋，比較容易看懂，如果有看不懂的地方可以評(píng)論留言，我會(huì)解答。
下圖是程序計(jì)算的應(yīng)力云圖
基于流體壓力的橡膠圈密封有限元仿真分析方法--ANSYS Workbench有限元分析方法--橡膠密封方法
2.網(wǎng)格在接觸位置加密，其余位置不用加密，網(wǎng)格如圖所示
這些參數(shù)在ANSYS Workbench中都有詳細(xì)的說(shuō)明和設(shè)置方法，可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。
五、結(jié)果展示
經(jīng)過(guò)模擬計(jì)算，我們得到了橡膠圈的位移結(jié)果圖。
從圖中可以清晰地看到橡膠圈在受到壓縮和流體壓力作用下的變形情況。這些結(jié)果為我們提供了寶貴的參考信息，有助于我們更好地理解和優(yōu)化橡膠圈密封的設(shè)計(jì)。
運(yùn)動(dòng)和壓縮變形效果
局部放大圖展示流體壓力的擠壓效果
六、總結(jié)與展望
通過(guò)ANSYS Workbench的有限元分析，我們成功地對(duì)橡膠圈密封進(jìn)行了精確的模擬和計(jì)算。這不僅讓我們對(duì)橡膠圈密封的工作原理有了更深入的了解，還為我們提供了優(yōu)化設(shè)計(jì)的方向。在未來(lái)的工作中，我們將繼續(xù)利用這一強(qiáng)大的工具，為更多的工業(yè)設(shè)備提供可靠的密封解決方案。
微信公眾號(hào)：CAE_ANSYS
歡迎關(guān)注我的頁(yè)面 http://www.yqgqt.org.cn/z/290258 查看你感興趣的文章和視頻
文章http://www.yqgqt.org.cn/z/290258/material?nagivator=post
視頻https://www.yqgqt.org.cn/z/290258/material?nagivator=training
推薦 個(gè)人制作的《ansys 必修課》 http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c14289
如有項(xiàng)目合作歡迎聯(lián)系個(gè)人微信號(hào) 大龍貓：fwz0703 ，微信公眾號(hào)：CAE_ANSYS ，主要應(yīng)用方向?yàn)?em>ANSYS Workbench界面下的各個(gè)模塊的使用.
展開(kāi) Matlab做有限元分析并與ANSYS對(duì)比 附Matlab有限元結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析與工程應(yīng)用徐斌下載
由于τxy和σy，絕對(duì)值較小，采用雙縱坐標(biāo)可將應(yīng)力分量進(jìn)行對(duì)比觀察，圖中示例“左”右”分別表示該曲線對(duì)應(yīng)于“左縱坐標(biāo)”和“右縱坐標(biāo)”。
圖6
從上述誤差分析可以看出，對(duì)于σx在n>7時(shí)可以滿足求解精度，但對(duì)于τxy和σy，，由于其值非常小，在數(shù)值上僅為σx的5%左右，相對(duì)誤差極不穩(wěn)定，需要求解到n>36時(shí)，才滿足er<0.5%。
以簡(jiǎn)支梁的跨度，高度分別作為x，y坐標(biāo)，通過(guò)圖形分析界面繪制出應(yīng)力值的平面圖形， colorbar顯示出顏色與應(yīng)力數(shù)值大小的對(duì)應(yīng)值，該圖形可以顯示出簡(jiǎn)支梁截面內(nèi)任意點(diǎn)應(yīng)力的大小分布，直觀觀察出應(yīng)力的最大值與最小值。
例如，對(duì)于圖7中的σx，紅色部分為拉應(yīng)力，藍(lán)色部分壓應(yīng)力圖中可以明顯的看出壓應(yīng)力與拉應(yīng)力最大的部分約為橫坐標(biāo)x=170mm的截面上為了證明求解的正確性。
本文與 Ansys的計(jì)算結(jié)果做了比較，如圖7所示。其中，除 Ansys模型約東處由于應(yīng)力集中與本文方法差距較大之外，其他位置解相一致，如應(yīng)力最大值利用 Matlab求解結(jié)果為89.968MPa， Ansys模型為89.616MPa，兩者基本一致。
圖7
總結(jié)
結(jié)合Matlab-GUI編程學(xué)習(xí)彈性力學(xué)，以圖形方式展示求解結(jié)果，可以在一定程度上減小彈性力學(xué)問(wèn)題求解的繁瑣過(guò)程。同時(shí)，在自主完成編寫(xiě)彈性力學(xué)求解系統(tǒng)的過(guò)程中，可形成對(duì)彈性力學(xué)基本概念、求解思路，以及程序邏輯的主動(dòng)學(xué)習(xí)，在一定程度上提高學(xué)習(xí)效率和實(shí)踐能力。
親手設(shè)計(jì)、編寫(xiě)一個(gè)可以“人-機(jī)”交互的界面程序，以作品的形成呈現(xiàn)出來(lái)。一個(gè)東西，從無(wú)到有，通過(guò)自己的雙手把它創(chuàng)造出來(lái)這應(yīng)該就是學(xué)習(xí)的快樂(lè)！
下載地址：Matlab有限元結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析與工程應(yīng)用徐斌
展開(kāi) 有限元理論基礎(chǔ)及Abaqus內(nèi)部實(shí)現(xiàn)方式研究系列23： 編寫(xiě)簡(jiǎn)單面內(nèi)拉伸問(wèn)題UEL Step By
（原創(chuàng)，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處）
==概述==
本系列文章研究成熟的有限元理論基礎(chǔ)及在商用有限元軟件的實(shí)現(xiàn)方式，通過(guò)
（1） 基礎(chǔ)理論
（2） 商軟操作
（3） 自編程序
三者結(jié)合的方式將復(fù)雜繁瑣的結(jié)構(gòu)有限元理論通過(guò)簡(jiǎn)單直觀的方式展現(xiàn)出來(lái)，同時(shí)深層次的學(xué)習(xí)有限元理論和商業(yè)軟件的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)原理。
有限元的理論發(fā)展了幾十年已經(jīng)相當(dāng)成熟，商用有限元軟件同樣也是采用這些成熟的有限元理論，只是在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，商用CAE軟件在傳統(tǒng)的理論基礎(chǔ)上會(huì)做相應(yīng)的修正以解決工程中遇到的不同問(wèn)題，且各家軟件的修正方法都不一樣，每個(gè)主流商用軟件手冊(cè)中都會(huì)注明各個(gè)單元的理論采用了哪種理論公式，但都只是提一下用什么方法修正，很多沒(méi)有具體的實(shí)現(xiàn)公式。商用軟件對(duì)外就是一個(gè)黑盒子，除了開(kāi)發(fā)人員，使用人員只能在黑盒子外猜測(cè)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)方式。
一方面我們查閱各個(gè)主流商用軟件的理論手冊(cè)并通過(guò)進(jìn)行大量的資料查閱猜測(cè)內(nèi)部修正方法，另一方面我們自己編程實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)有限元求解器，通過(guò)自研求解器和商軟的結(jié)果比較來(lái)驗(yàn)證我們的猜測(cè)，如同管中窺豹一般來(lái)研究的修正方法，從而猜測(cè)商用有限元軟件的內(nèi)部計(jì)算方法。我們關(guān)注CAE中的結(jié)構(gòu)有限元，所以主要選擇了商用結(jié)構(gòu)有限元軟件中文檔相對(duì)較完備的Abaqus來(lái)研究?jī)?nèi)部實(shí)現(xiàn)方式，同時(shí)對(duì)某些問(wèn)題也會(huì)涉及其它的Nastran/Ansys等商軟。為了理解方便有很多問(wèn)題在數(shù)學(xué)上其實(shí)并不嚴(yán)謹(jǐn)，同時(shí)由于水平有限可能有許多的理論錯(cuò)誤，歡迎交流討論，也期待有更多的合作機(jī)會(huì)。
展開(kāi) 基于晶體塑性有限元方法模擬不同取向單晶鋁簡(jiǎn)單拉伸過(guò)程中的響應(yīng)情況和取向演化情況------案例二十四
案例說(shuō)明
1，建立柱狀單晶鋁模型（直徑10um，高度25um）如下：
2，賦予單晶鋁對(duì)應(yīng)的的單晶材料材料參數(shù)，（本案例主要考慮在立方金屬軋板中常見(jiàn)的典型取向）見(jiàn)下表（研究選取了前七種情況+taylor取向）
典型取向
3，進(jìn)行網(wǎng)格劃分，采用C3D8R單元，共包含網(wǎng)格為5004個(gè)單元,網(wǎng)格模型如下：
4，X0面所有自由度均為0，X1面施加X(jué)正方向20%工程應(yīng)變的拉伸位移邊界條件
5，后處理與結(jié)果展示（默認(rèn)圖片中單晶取向與表順序相同）
不同取向單晶拉伸的應(yīng)力分布云圖
不同取向單晶的累計(jì)塑性應(yīng)變分布云圖
不同取向單晶拉伸過(guò)程中應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)
同取向單晶拉伸過(guò)程中取向演化（紅色為初始取向，藍(lán)色為變形后的取向）
立方取向單晶織構(gòu)演化
旋轉(zhuǎn)立方取向單晶織構(gòu)演化
銅型取向單晶織構(gòu)演化
黃銅取向單晶織構(gòu)演化
戈斯取向單晶織構(gòu)演化
S取向單晶織構(gòu)演化
R取向單晶織構(gòu)演化
Taylor取向單晶織構(gòu)演化
展開(kāi) 